JPH0647100B2 - 硝酸アンモニウム含有廃水の処理方法 - Google Patents

硝酸アンモニウム含有廃水の処理方法

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JPH0647100B2
JPH0647100B2 JP60064229A JP6422985A JPH0647100B2 JP H0647100 B2 JPH0647100 B2 JP H0647100B2 JP 60064229 A JP60064229 A JP 60064229A JP 6422985 A JP6422985 A JP 6422985A JP H0647100 B2 JPH0647100 B2 JP H0647100B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、硝酸アンモニウム含有廃水の処理方法に関す
る。
従来技術及びその問題点 近年、水質規制の観点から化学的酸素要求物質(COD
成分)のみならず、窒素成分(特にアンモニア態窒素)
の除去も重要な課題となつて来た。本発明者等は、アン
モニア含有廃水の処理方法について長期にわたり種々研
究を重ねた結果、特定の触媒の存在下且つ特定の条件下
に湿式酸化処理を行なうことにより、操作容易にして実
用上の経済性を備えたアンモニア含有廃水の処理方法を
完成した(特公昭59−19757号、特公昭56−4
2992号、特公昭57−42391号、特公昭58−
27999号、特公昭57−33320号等)。
最近、発電業界における原子力発電の比重が増大するに
従つて、ウラン原料の処理及び使用済みウラン燃料の再
処理工程から排出される NHNO含有廃水の処理が重要な技術的課題となり
つつある。本発明者は、この様な NHNO含有廃水の処理に上記一連のアンモニア含
有廃水の処理技術(以下先願技術という)を応用するこ
とを試みた。この試みにおいて、NH イオンは極め
て高い効率で分解されるものの、NO イオンについ
ては必ずしも満足すべきものとは言い難い場合もあるこ
とが判明した。これは、上記廃水中のNHNO濃度
が1%(10000ppm)から10%(100000pp
m)程度にも達する場合があることによるものと推測さ
れる。
問題点を解決するための手段 本発明者は、上記の如き現状に鑑みて更に種々研究を重
ねた結果、廃水中のアンモニア、有機性物質及び無機性
物質を分解するに必要な理論酸素量以上の酸素を使用し
て湿式酸化を行なう先願技術に代えて、貴金属及びその
不溶性又は難溶性化合物の少なくとも1種を活性成分と
する担持触媒の存在下に酸素を実質的に供給することな
く該NHNO含有廃水の湿式熱分解を行なう場合に
は、NO イオンが特に効率良く分解されることを見
出した。更に本発明者の研究によれば、上記の湿式熱分
解処理により得られた処理液を引続き先願技術による湿
式酸化反応に供する場合には、残存するアンモニア、有
機性物質及び無機性物質が実質上完全に分解されること
を見出した。
即ち、本発明は、下記の2種の廃水処理方法を提供する
ものである。
(1)硝酸アンモニウム含有廃水をルテニウム、ロジウ
ム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金及び金
並びにこれ等の不溶性乃至難溶性の化合物の少なくとも
1種を活性成分とする担持触媒の存在下に酸素を実質的
に供給することなくpH3〜11.5、温度100〜37
0℃で熱分解することを特徴とする硝酸アンモニウム含
有廃水の処理方法。
(2)硝酸アンモニウム含有廃水をルテニウム、ロジウ
ム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金及び金
並びにこれ等の不溶性乃至難溶性の化合物の少なくとも
1種を活性成分とする担持触媒の存在下に酸素を実質的
に供給することなくpH3〜11.5、温度100〜37
0℃で熱分解した後、処理液を鉄、コバルト、ニッケ
ル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、
イリジウム、白金、銅、金、タングステン及びこれ等の
不溶性乃至難溶性の化合物の少なくとも1種を活性成分
とする担持触媒の存在下且つ処理液中のアンモニア、有
機性物質及び無機性物質を分解するに必要な理論酸素量
の1〜1.5倍量の酸素を含有する気体の存在下にpH8
〜11.5、温度100〜370℃で湿式酸化すること
を特徴とする硝酸アンモニウム含有廃水の処理方法。
本発明は、NHNOを含む全ての廃水を対象とする
ものであり、特にNHNO濃度が1%以上の高濃度
廃水の処理に好適である。尚、廃水は、有機性物質及び
無機性物質を併せて含んでいても良い。本発明方法は、
pH約3〜11.5、より好ましくは5〜11で効率良く
実施されるので、必要ならば、水酸化ナトリウム、炭酸
ナトリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ性物質によ
り廃水のpH調整を予め行なつても良い。
尚、NHNO含有廃水にアンモニアを加え、熱分解
する場合には、分解効率が一層向上する。この場合、ア
ンモニアの添加量は、 1<NH−N/NO−N≦5(モル比)となる様に
することが好ましい。
本発明の熱分解反応で使用する触媒活性成分としては、
ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリ
ジウム、白金及び金並びにこれ等の水に対し不溶性乃至
難溶性の化合物が挙げられ、これ等の1種又は2種以上
を使用することが出来る。不溶性乃至難溶性の化合物と
しては、二塩化ルテニウム、二塩化白金、硫化ルテニウ
ム、硫化ロジウムなどが例示される。これ等の触媒活性
成分は、常法に従って公知の単一系または複合系の担
体、例えば、チタニア、ジルコニア、チタニア−ジルコ
ニア、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、活性炭、
或いはニツケル、ニツケル−クロム、ニツケル−クロム
−アルミニウム、ニツケル−クロム−鉄等の金属多孔体
等の担体に担持して使用する。担持量は、通常担体重量
の0.05〜25%、好ましくは0.5〜3%である。
触媒は、球状、ベレツト状、円柱状、破砕状、粉末状、
ハニカム状などの公知の形態の担体に担持した状態で使
用可能である。反応塔容積は、固定床の場合には、液の
空間速度が0.5〜101/hr(空塔基準)、より好まし
くは1〜51/hr(空塔基準)となる様にするのが良い。
固定床で使用する触媒の大きさは通常約3〜50mm、よ
り好ましくは約5〜25mmである。流動床の場合には、
反応塔内で触媒が流動床を形成し得る量、通常0.5〜
20重量%、より好ましくは0.5〜10重量%を廃水
にスラリー状に懸濁させ、使用する。流動床における実
用上の操作に当つては触媒を廃水中にスラリー状に懸濁
させた状態で反応塔に供給し、反応終了後排出させた処
理済廃水から触媒を沈降、遠心分離等の適当な方法で分
離回収し、再度使用する。従つて処理済廃水からの触媒
分離の容易さを考慮すれば、流動床に使用する触媒の粒
度は約0.15〜約0.5mm程度とすることがより好ま
しい。
熱分解反応時の温度は、通常100〜370℃、より好
ましくは200〜300℃とする。反応時の温度が高い
程、NH イオン及びNO イオンの除去率が高ま
り且つ反応塔内での廃水の滞留時間も短縮されるが、反
面に於て設備費が大となるので、廃水の種類、要求され
る処理の程度、運転費、建設費等を総合的に考慮して定
めれば良い。尚、反応塔内には、液相を保つために飽和
蒸気圧を上回る程度の少量の気体を存在させておけば良
く、この様なガスとしては空気、窒素等が挙げられる。
蒸気の熱分解反応により、廃水中のNH イオン及び
NO イオン、特にNO イオンが高度に分解され
る。若し、処理水中のアンモニア、有機性物質及び無機
性物質を更に分解除去する必要がある場合には、処理水
を前記先願技術の方法により湿式酸化分解することが出
来る。
湿式酸化は、pH約8〜11.5、より好ましくは9〜1
1で効率良く進行するので、前段湿式熱分解からの処理
水は、必要ならば、前記と同様のアルカリ性物質により
pH調整を予め行なう。
湿式酸化において使用する触媒活性成分としては、鉄、
コバルト、ニツケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウ
ム、オスミウム、イリジウム、白金、銅、金、タングス
テン、並びにこれ等金属の酸化物、二塩化ルテニウム、
二塩化白金等の塩化物、硫化ロジウム、硫化ルテニウム
等の硫化物等の水に対し不溶性又は難溶性の化合物が挙
げられ、これ等の1種又は2種以上を使用する。触媒担
体、担体に対する触媒活性成分の担持量、触媒の形状、
寸法及び使用方法等は、前記熱分解工程の場合と同様で
良い。
NH イオン含有処理水の湿式酸化工程が、NH
含有廃水の熱分解処理とは本質的に異なる点は、処
理水中のNH イオンを分解するに必要な理論量の1
〜1.5倍の酸素を必要とすることである。酸素源とし
て使用するガスとしては、空気、酸素富化空気、酸素、
更には不純物としてシアン化水素、硫化水素、アンモニ
ア、硫黄酸化物、有機硫黄化合物、窒素酸化物、炭化水
素等の少なくとも1種を含有する酸素含有廃ガスが挙げ
られる。これ等ガスの供給量は、廃水中のアンモニア、
有機性物質及び無機性物質(酸素源として廃ガスを使用
する場合には、更に含有不純物)をN、CO及びH
Oにまで分解するに必要な理論酸素量を基準として定
められ、より好ましくは論理酸素量の1.05〜1.2
倍の酸素が反応系に存在する様にする。酸素源として酸
素含有廃ガスを使用する場合には、ガス中の有害成分も
同時に分解無害化される。酸素含有ガスは、一度に供給
しても良く或いは複数回に分けて供給しても良い。
湿式酸化時の温度は、やはり100〜370℃程度、よ
り好ましくは200〜300℃程度である。又、圧力
は、処理水が液相を保持する圧力とすれば良い。
湿式酸化後の液のpHが5未満となる場合には、湿式酸化
反応装置内にアルカリ物質を供給し、処理済液のpHを5
〜8程度となる様に調整することが好ましい。かくし
て、触媒の消耗又は劣化、反応器、配管、熱交換器等の
損傷等が防止され、放流に先立つ処理済液の中和が不要
となる。
発明の効果 本発明によれば、NHNOを高濃度で含有する廃水
を効率良く処理し、NH イオン及びNO イオン
濃度を大幅に低下させることが出来る。従つて、例え
ば、ウラン原料の処理工程又は使用済みウラン燃料の再
処理工程から排出され、NHNO濃度が10%以上
にも達することがある廃水等の処理を簡易な設備により
容易に行なうことが出来る。
実施例 以下実施例を示し、本発明の特徴とするところをより一
層明らかにする。
実施例1 pH10、NHNO濃度10% (NH−N/NO−N=1)の廃水100mを容
量300mのステンレススチーム製オートクレーブに
収容し、250℃で60分間熱分解処理した。尚、反応
器には、処理に先立つて空気が封入されており、これは
廃水中のアンモニア、有機性物質及び無機性物質を分解
するに必要な理論酸素量の約0.01倍に相当する酸素
を含有していた。又、該反応器には、チタニア担体にル
テニウム2重量%を担持させた径5mmの触媒10gが充
填されていた。
NH 、NO 及び全窒素成分の分解率を実施例2
〜4の結果とともに第1表に示す。
実施例2 実施例1で熱分解したと同様のNHNO含有廃水に
所定量のNHOHを加えてNH−N/NO−N
(モル比)を調整した後、実施例1と同様にして熱分解
処理に供した。
実施例3 ルテニウム担持触媒に代えてチタニア担体にパラジウム
1重量%を担持させた径5mmの触媒を使用する以外は実
施例1と同様にしてNHNO含有廃水の熱分解処理
を行なつた。
実施例4 NHOHを加えてNH−N/NO−Nのモル比を
調整した以外は実施例3と同様にしてNHNO含有
廃水の熱分解処理を行なつた。
実施例5 NHNO濃度10%の廃水にNHOHを加えてN
−N/NO−N=2(モル比)且つpH10とし、
これを空間速度1.331/hr(空塔基準)として高ニツ
ケル1鋼製円筒型反応器下部に供給しつつ、空気を空間
速度7.01/hr(空塔基準、標準状態換算)として該反
応器下部に供給して熱分解処理を行なつた。液の質量速
度は、3.08ton/m2・hrであり、供給空気は、アン
モニア、有機性物質及び無機性物質を分解するに必要な
理論酸素量の約0.05倍に相当する酸素を含有してい
た。又、反応器には、チタニア担体にパラジウム2重量
%を担持させた径5mmの球形触媒が充填されており、熱
分解は、温度250℃、圧力70kg/cm2の条件下に行
なわれた。
反応を終えた気液混合相を熱回収に供した後、気液分離
器に導き、分離された気相及び液相をそれぞれ間接冷却
後、系外に取り出した。
実施例5及び6におけるNH、NO及び全窒素成分
の分解率を第2表に示す。
尚、気相中には、NO及びSOは検出されなかつ
た。
実施例6 廃水の空気速度を0.51/hr(空塔基準)、質量速度
を、1.16ton/m2・hr、空気の空間速度を3.51/h
r(空塔基準、標準状態換算)、空気中の酸素量をアン
モニア、有機性物質及び無機性物質を分解するに必要な
理論酸素量の約0.05倍、反応器内温度及び圧力を2
00℃及び45kg/cm2とする以外は、実施例1と同様
にしてNHNO含有廃水の熱分解処理を行なつた。
気相中にNO及びSOは検出されなかつた。
実施例7 (I)廃水の空間速度を21/hr(空塔基準)、質量速度
を4.6ton/m2・hr、空気の空間速度を141/hr(空
塔基準、標準状態換算)、空気中の酸素量をアンモニ
ア、有機性物質及び無機性物質を分解するに必要な理論
酸素量の約0.05倍、反応器内温度及び圧力を200
℃及び45kg/cm2とする以外は、実施例1と同様にし
てNHNO含有廃水の熱分解処理を行なつた。
気液分離後の気相中には、NO及びSOは検出され
なかつた。
第3表にNH、NO及び全窒素成分の分解率を示
す。
(II)上記(I)で得られた処理済水中の残留NH
Nは520ppm、pHは7.3であつた。該処理済水にN
aOH溶液を加えてpHを8.5とした後、空間速度31/
hr(空塔基準)として高ニツケル鋼製円筒型反応器最下
部に供給しつつ、空気を空間速度4.31/hr(空塔基
準、標準状態換算)として該反応器下部に供給して湿式
酸化分解を行なつた。液の質量速度は、6.9ton/m2
・hrであり、供給空気は、アンモニア、有機性物質及び
無機性物質をN、CO及びHOにまで分解するに
必要な理論酸素量の約1.1倍に相当する酸素を含有し
ていた。
反応器には、チタニア担体にパラジウム2重量%を担持
させた径5mmの球形触媒が充填されており、反応時の温
度は200℃、圧力は45kg/cm2であつた。
気液分離後の気相中からはNO及びSOは検出され
なかつた。
一方、液のpHは6.7、NH−Nは検出されず、全窒
素成分も10ppm未満であった。
実施例8〜15 パラジウム−チタニア触媒に代えて第4表に示す触媒活
性成分と担体との組合わせを使用する以外は実施例5と
同様にして硝酸アンモニウム含有廃水の熱分解を行なっ
た。
第5表にNH、NO及び全窒素成分(T−Nとす
る)の分解率を示す。
実施例16〜19 ルテニウムに代えて第6表に示す触媒活性成分を使用す
る以外は実施例1と同様にして硝酸アンモニウム含有廃
水の熱分解を行なった。
第7表にNH、NO及び全窒素成分(T−Nとす
る)の分解率を示す。
比較例1 反応系に対する酸素の供給量が理論酸素量の約1.5倍
量となる様に空気を供給する以外は実施例5と同様にし
て、硝酸アンモニウム含有廃水の熱分解を行なった。
第8表にNH、NO及び全窒素成分(T−Nとす
る)の分解率を示す。なお、第8表には、廃水処理時の
酸素の影響を示すために、理論酸素量の約0.05倍の
酸素を反応系に存在させる実施例5の結果を併せて示
す。
第8表に示す結果から明らかな様に、廃水処理時の酸素
量が理論酸素量以上となる場合には、NOの分解率が
極めて低くなり、その結果、T−Nの分解率も低下して
いる。
実施例20 NHNO濃度0.1%の廃水を処理対象とする以外
は実施例1と同様にして廃水の熱分解を行なった。
その結果、NH、NO及び全窒素成分(T−Nとす
る)のいずれの分解率も、99%以上であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭56−42992(JP,B2) 特公 昭59−19757(JP,B2) 特公 昭58−27999(JP,B2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】硝酸アンモニウム含有廃水をルテニウム、
    ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金
    及び金並びにこれ等の不溶性乃至難溶性の化合物の少な
    くとも1種を活性成分とする担持触媒の存在下に酸素を
    実質的に供給することなくpH3〜11.5、温度100
    〜370℃で熱分解することを特徴とする硝酸アンモニ
    ウム含有廃水の処理方法。
  2. 【請求項2】硝酸アンモニウム含有廃水をルテニウム、
    ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金
    及び金並びにこれ等の不溶性乃至難溶性の化合物の少な
    くとも1種を活性成分とする担持触媒の存在下に酸素を
    実質的に供給することなくpH3〜11.5、温度100
    〜370℃で熱分解した後、処理液を鉄、コバルト、ニ
    ッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウ
    ム、イリジウム、白金、銅、金、タングステン及びこれ
    等の不溶性乃至難溶性の化合物の少なくとも1種を活性
    成分とする担持触媒の存在下且つ処理液中のアンモニ
    ア、有機性物質及び無機性物質を分解するに必要な理論
    酸素量の1〜1.5倍量の酸素を含有する気体の存在下
    にpH8〜11.5、温度100〜370℃で湿式酸化す
    ることを特徴とする硝酸アンモニウム含有廃水の処理方
    法。
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